DE2250029A1 - Verfahren und vorrichtung zur tropfenerzeugung - Google Patents

Description

The Mead Corporation, Dayton (Ohio, USA).

Verfahren und Vorrichtung zur Tropfenerzeugung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Flüssigkeitstropfenerzeugung und die Anwendung derselben auf Strahlentropfenaufzeichner der Art, wie sie in den US-Patentschriften 3 373 437 und 3 560 611 gezeigt ist. In Aufzeichnern dieser Art sind eine oder mehrere Reihen von Oeffnungen vorhanden, welche eine elektrisch leitende Aufzeichnungsflüssigkeit, wie z.B. Tinte auf Wasserbasis, von einem Druckflüssigkeits-Zufuhrverteiler empfangen und die Flüssigkeit in Reihen von parallelen Strahlen ausstossen. Diese Aufzeichner ermöglichen eine graphische Reproduktion durch selektives Aufladen und Ablenken der Tropfen in jedem der Strahlen und darnach das Ablagern wenigstens einiger der Tropfen auf einer bewegten Bahn aus Papier oder anderem Material.

Das erwähnte Aufladen erfolgt durch Uebertragen

von Steuersignalen an Aufladeelektroden, die nahe jedem der Strahlen liegen. Wenn sich jeder Tropfen von seinem zugehörigen Flüssigkeitsfaden abspaltet, trägt er eine Ladung mit sich, welche in der Wirkung ein Muster der auf der zugeordneten Aufladeelektrode im Augenblick der Tropfentrennung vorhandenen Spannung ist. Darnach geht der Tropfen durch ein elektrostatisches Feld hindurch und wird in der Feldrichtung um einen Abstand abgelenkt, welcher proportional der Grosse der Tropfenladung ist. In einer

- 1 - ■ ". HR/LM ^2850Ua

6.10.72. 309817/0767

bevorzugten Ausführungsform werden die Tropfen binär für Druck-, Nichtdruckvorgang aufgeladen; einige Tropfen sind ungeladen und nicht abgelenkt für Drucken, und alle anderen Tropfen sind auf ein festes Niveau aufgeladen und werden in einen Fänger abgelenkt.

Um mit Aufzeichnungsvorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art eine Reproduktion zu erhalten, ist es notwendig, die Tropfenbildung mit grosser Präzision zu steuern. Wenn die Strahlen natürlichen Anregungsstörungen überlassen werden, würden sie regellos in Tropfen von verschiedenen Grossen mit unregelmässigen Intervallen aufgespalten, um eine Aufzeichnung zu erzeugen, welche im besten Fall ein dürftiges Muster der Eingangssteuerspannungen wäre. Demgemäss ist es üblich, allen Flüssigkeitsstrahlen eine Anregungsstörung von fester Frequenz und konstanter Grosse zu erteilen. Dies ergibt Reihen von gleich grossen und regelmässig distanzierten Tropfen und ermöglicht eine verhältnismässig gut gemusterte Datenaufzeichnung.

Verschiedene Arten von magnetostriktiven und piezoelektrischen Umwandlern sind für Flüssigkeitsstrahlanregung vorgeschlagen worden,und für Mehrkanalbetrieb kann der Umwandler mit dem Körper des Flüssigkeitsverteilers gekuppelt sein, wie es in dem US-Patent 3 373 H37 gezeigt ist, oder mit einer Flüssigkeitszufuhrleitung gekuppelt sein, wie es in dem US-Patent 3 560 6Hl gezeigt ist. Unglücklicherweise regen diese bekannten Systeme Tropfenbildung in einer Phase an, welche sich von Strahl zu Strahl unkontrollierbar und unvorhersehbar verändert. Dies bewirkt eine zeitliche Ungewissheit, welche ungefähr plus oder minus einer Hälfte einer Tropfenwiederholperiode im Tropfenaufladevorgang sein kann, und einen merkbaren Tropfen-Standart-Plazierungsfehler gleich dem Papierbewegungsabstand während dieser Periode.

Es besteht eine zweite und ernsthaftere Schwierigkeit bei den vorerwähnten bekannten Anregungssystemen. Dies ist ein akustisches Löschungs- und Wiederverstärkungs-Phänomen, welches unvorhersehbare Strahl- zu -Strahl-Veränderung bei der Anregung der Energieamplitude bewirkt. Solche Veränderungen be-

309817/0767

.;...,.. . ■■ 3 ■ 2250Q29

einflussen.die Grosse-oder den Abstand der Tropfen nicht, aber sie verändern die Längen der kontinuierlichen Flüssigkeitsfäden merklich,, welche die Flüssigkeit für die Tropfen liefern. Dieser Längenunterschied kann plus oder minus 3 Mal den Tropfenabstand betragen. Bei Abbildungen von hoher Geschwindigkeit stellt der Längenunterschied von Faden zu Faden selbst eine Art von Umkehrmuster dar.

Um in der Spitze eines Fadens eine passende Ladung zu induzierenj"ist es notwendig, dass eine gewisse Aufladeelektrodenfläche in der Nähe des Tropfenaufspaltpunktes vorhanden ist. Es ist somit ersichtlich, dass die vorstehend erwähnten Fadenlängenveränderungen eine lange Elektrode erfordern, etwas das in dicht verpackten Anordnungen der hier in Betracht kommenden Art schwierig zu verwirklichen ist. Ausserdem erzeugen diese Längenveränderungen einen verhältnismässig grossen Tropfen-Standort-Plazierungsfehler.

Dieser Fehler ergibt sich aus Unterschieden der Tropfenflugzeit von Kanal zu Kanal, d.h. der verflossenen Zeit von der Tropfen-Abspaltung/Aufladung bis zum Auftreffen auf der bewegten Papierbahn. Dies ist ein ähnliches Problem wie beim Schiessen, wo ein Geschoss gerichtet werden muss, um ein bewegliches Ziel zu treffen. Hier ist jeder Tropfen programmiert, um auf das Papier in genauer Lagebeziehung zu anderen Tropfen aufzutreffen, und wenn er um eine grossere oder kleinere Distanz fallen muss, als vorausgesetzt wurde, wird er das Ziel verfehlen. Bei einer für geringe Ueberlappung von benachbarten gedruckten Flecken eingestellten Bahngeschwindigkeit wird der vorstehend erwähnte Längenunterschied von plus oder minus 3 Mal dem Tropfenabstand ein Druckfehler in der Richtung der Bahnbewegung von plus oder minus ungefähr 3 gedruckten Fleekendurchmessern erzeugen. Ein solcher Fehler ist für das Drucken in der Qualität, wie sie im graphischen Gewerbe vorkommt, unannehmbar gross.

Es ist ein Zweck der Erfindung, die Aufzeichnungsqualität der vorerwähnten, bekannten Flüssigkeitstropfenaufzeichner zu verbessern. Dieser Zweck wird durch Kombinieren ei-

309817/076*?

nes geschichteten Druckkopfes der in dem US-Patent 3 586 907 angegebenen Art mit einem Ultraschallwandler auf eine Weise erreicht, durch welche Tropfen-Anregungsvibrationen in einer kontinuierlichen Reihe von Wanderwellen erzeugt werden. Insbesondere wird die strahlbildende Flüssigkeit gezwungen, durch eine Reihe von Oeffnungen in einer Platte zu fliessen, welche gegen einen Flüssigkeitszufuhrverteiler abgedichtet ist und dazu der Tropfen-Anregungswirkung von Biegewellen ausgesetzt ist, welche in Längsrichtung entlang der Platte abwärts wandern. Gleichzeitig werden äussere Tropfen-Anregungsstörungen durch Begrenzen der Lochplatte in einer Weise unterdrückt, welche Reflexion und Wiederausbreitung der Wellen ausschliesst.

Gemäss der Erfindung ist ersichtlich, dass jeder Strahl durch eine Tropfen-Anregungsstörung jedes Mal angeregt wird, wenn eine Biegewelle die Strahlbildungsöffnung passiert. Der Zeitintervall (Phasenverzögerung) zwischen aufeinanderfolgenden Tropfenablösungen in benachbarten Strahlen hängt von dem Oeffnungsabstand und der Biegewellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit ab. Biegewellen für diesen Zweck können durch Anbringen des Ultraschallwandlers in direktem Kontakt mit der Lochplatte, vorzugsweise an einem Ende derselben, erzeugt werden. Biegewellenreflexion wird vorteilhaft durch Benutzung von Absorptionselementen an jedem Ende der Lochplatte unterdrückt.

Ein zweiter Zweck der Erfindung besteht darin, Aufladeelektroden-Entwurfsprobleme in Mehrkanal-Strahltropfenauftragvorrichtungen durch Regeln der mittleren Länge der Flüssigkeitsfäden und Herabsetzen der Strahl-zu-Strahl-Veränderung derselben zu vereinfachen.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin,

Tropfenanregung in einer Reihe von zusammenwirkenden Flüssigkeitsstrahlen durch Regulieren der Phase und Amplitude der an jeden Strahl angelegten Anregungsenergie zu verbessern.

Auf der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel des

Erfindungsgegenstandes dargestellt.

30 98 17/0767

Fig. 1 ist eine auseinandergezpgene perspektivische Ansicht einer Aufzexchnungskopfanordnung;

Fig. IA ist eine perspektivische Ansicht eines Zufuhrverteilers mit weggebrochenen Teilen;

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Anordnung der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Lochplatte und daran befestigter Dämpfer;

Fig. M-A und M-B veranschaulichen graphisch Biegewellen, welche in der Lochplatte induziert werden können;

Fig. 5A ist eine schematische Darstellung der bekannten Tropfenerzeugung; und

Fig. 5B veranschaulicht die Tropfenerzeugung gemäss der Erfindung.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die verschiedenen Elemente eines Montagekopfes 10 auf einer Tragschiene 12 aufgebaut sind. Die Montage erfolgt durch Befestigung der Elemente mittels Schrauben an einer Klemmschiene 14, welche ihrerseits mittels Klemmstangen 16 mit der Tragschiene 12 verbunden ist.

Der Aufzeichnungskopf weist eine Lochplatte 18 auf, welche an den Flüssigkeitszufuhrverteiler 2 0 angelötet, angeschweisst oder sonstwie angebracht ist, wobei ein Paar keilförmiger, akustischer Dämpfer dazwischen liegt. Die Lochplatte 18 ist vorteilhaft aus einem verhältnismässig steifen Material, wie rostfreiem Stahl, oder mit Nickel überzogenem Berylliumkupfer gebildet, aber sie ist verhältnismässig dünn, um die erforderliche Biegsamkeit für direkte Berührungsanregung vorzusehen. Vorteilhaft werden die Dämpfer 22 an Ort und Stelle gegossen, indem Polyurethangummi oder ein anderes passendes Dämpfungsmaterial durch Oeffnungen 24 eingegossen wird, während der Verteiler 20 (mit daran befestigter Lochplatte 18) in einem pass'enden Winkel zur Vertikalen geneigt wird. Dies ist ein Vorgang in zwei Schritten, da die Dämpfer 2 2 ein Neigen in entgegengesetzten Richtungen erfordern (siehe Fig. IA).

3098 1 7/07St

Die Lochplatte 18 enthält zwei Reihen von Oeffnungen 26,und sie wird vorteilhaft durch einen Anreger 28 angeregt, welcher in die Klemmschiene IU eingeschraubt ist, um eine Anregungssonde 30 durch den Verteiler 2 0 und in unmittelbare Berührung mit der Platte 18 zu bringen. Die Lochplatte 18, der Verteiler 20, die Klemmschiene 14, zusammen mit einer Filterplatte 32 und O-Ringen 34, 36 und 3 8 (siehe auch Fig. 2) bilden ein Paket, welches zum voraus zusammengebaut und verschlossen gehalten werden kann, um zu verhindern, dass Schmutz oder fremdes Material die Oeffnungen 26 erreicht und verstopft. Die Leitung 40 kann vorhanden sein, um das Paket zu entlüften. Bedienungsanschlüsse für den Aufzeichnungskopf umfassen ein Ueberzugsflüssigkeits-Zuführrohr 42, Luftaustritts- und -einlassrohre 44 und 46 und ein Rohr 48 für den Anschluss an einen Druckwandler (nicht gezeigt).

Andere Hauptelemente des Aufzeichnungskopfes sind eine Aufladeringplatte 50, ein elektrisch leitendes Ablenkband 52 und ein Paar von Fängern 54. Die Fänger 54 sind durch Halter 56 abgestützt, welche unmittelbar an dem Flüssigkeitszufuhrverteiler 20 befestigt sind. Distanzierstücke 58 und 60 reichen durch Ausschnitte 62, bzw. 64 in der Aufladeringplatte 50, um die Halter 56 ohne Beanspruchung der Aufladeringplatte 50 abzustützen. Das Ablenkband 52 ist auch durch Halter 56 abgestützt und wird zwischen diesen mittels eines Spannblocks 66 gestreckt. Das Band 52 verläuft zwischen den Fängern 54, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Die Fänger 54 sind relativ zum Band 52 seitlich einstellbar. Diese Einstellbarkeit erfolgt dadurch, dass in den Kopf Fänger 54 eingebaut werden, die in Schlitzen 68 von Haltern 56 verbleiben, und dass diese mit einem Paar elastischer Bänder 70 gegenseitig einwärts gedrückt werden. Einstellblöcke 7 2 werden nach oben durch Ausschnitte 74 und 76 eingesetzt, um gegen Flächen 78 von Fängern 54 anzuliegen, und Einstellschrauben 80 sind vorgesehen, um Einstellblöcke 72 und Fänger 54 gegen die elastischen Bänder 70 nach aussen zu bewegen. Die Halter 56 sind aus Isoliermaterial hergestellt, welches irgend eine verfügbare verstärkte Kunststoffplatte sein kann.

309817/0767

Der ganz zusammengebaute Aufzeichnungskopf ist im

Querschnitt in Fig. 2 gezeigt. Wie daraus ersichtlich ist, fliesst Ueberzugsflüssigkeit 8 2 abwärts durch Oeffnungen 28, welche zwei Reihen von Strahlen bilden, welche in zwei Vorhänge von Tropfen aufgespalten werden. Die Tropfen 84 gehen dann durch zwei Reihen von Aufladungsringen 86 in der Aufladeringplatte 5 0 und dann in einen der Fänger 54 oder auf die sich bewegende Papierbahn 88. Die Steuerung der Tropfen zwischen "Fang"- und "Ablage^M-Bahnen erfolgt durch elektrostatische Aufladung und Ablenkung, wie nachstehend beschrieben ist. Koordiniertes Drucken wird durch Staffeln der zwei Reihen von Strahlen gemäss den Anleitungen der US-Patentschrift 3 560 640 erreicht. Wie in diesem Patent gelehrt wird, werden die Tropfen in der vorderen Reihe von Strahlen (d.h. der Reihe, die in der Richtung der Bahnbewegung am vordersten ist) in einem zeitlichen Bezugsfeld gesteuert, das von demjenigen der hinteren Reihe um eine Zeit d/V verzögert ist, wobei d der Reihenabstand und V_ die Bandgeschwindigkeit ist. Dies erzeugt eine solche Kohärenz, dass die zwei Reihen von Strahlen als eine einzelne Reihe mit einem effektiven Strahlenabstand gleich der Hälfte des tatsächlichen Abstandes in einer der wirklichen Reihen wirken.

Die Bildung von Tropfen 84 wird durch Ausüben einer Anregungsstörung von konstanter Frequenz und geregelter Amplitude auf jeden der Flüssigkeitsstrahlen genau gesteuert, die aus der Lochplatte 18 austreten. Die Störungen für diesen Zweck können durch Betätigung des Wandlers 28 zum Vibrieren der Sonde 30 mit konstanter Amplitude und Frequenz gegen die Platte 18 erhalten werden. Dies bewirkt eine kontinuierliche Reihe von Biegewellen, die längs der Platte 18 wandern; jede Welle erzeugt eine Tropfenanregungsstörung jedes Mal, wenn sie eine der Oeffnungen 26 passiert. Die Dämpfer 2 2 verhindern eine Reflexion und Wiederausbreitung dieser Wellen. Demgemäss weist jeder Strahl einen ungebrochenen Flüssigkeitsfaden und eine Reihe von gleich grossen und regelmässige Abstände aufweisenden Tropfen auf., das Ganze gemäss dem bekannten Rayleigh Strahlenbrechphänomen.

Wenn jeder Tropfen 84 gebildet ist, wird er dem Aufladeeinfluss eines der Aufladeringe 86 ausgesetzt. Wenn der

— 7 —

' 3 0 9 81 7 / 0 7;6 7

fr 7750029

Tropfen abzulenken und zu fangen ist, wird eine elektrische Aufladung auf den zugehörigen Aufladering 86 im Augenblick der Tropfenbildung angelegt. Dies bewirkt, dass in der Spitze des Flüssigkeitsfadens eine elektrische Aufladung induziert und durch den Tropfen weggeführt wird. Wenn der Tropfen das zwischen dem Band 52 und der Seitenfläche des benachbarten Fängers aufgebaute Ablenkfeld traversiert, wird er abgelenkt, um auf die Seitenfläche des Fängers aufzutreffen und auf dieser abwärts zu laufen, wo er eingeführt und fortgetragen wird. Die Tropfeneinführung kann durch Ausübung eines geeigneten Vakuums auf die Enden 90 der Fänger 54 veranlasst werden. Für Tropfen, die auf die Bahn 88 abzulagern sind, wird keine elektrische Aufladung auf die zugeordneten Aufladeringe übertragen.

Passende Ladungen zur Erreichung der vorstehend erwähnten Tropfenaufladung werden durch Anlegung einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen die Lochplatte 18 (oder irgend ein anderes leitendes Gebilde, das in elektrischem Kontakt mit der Auftragflüssigkeitszufuhr steht) und jeden passenden Ladungsring 86 erzeugt. Diese Potentialdifferenzen werden durch Erden ^vder Platte 18 und Anlegen von zeitlich passend abgestimmten Spannungsimpulsen an die Drähte 9 2 in den Steckern 94 (nur ein Stecker dargestellt) erzeugt. Die Stecker 94 sind am Rand der Ladungsringplatte 50 in Steckdosen 9 6 eingesteckt und liefern die erwähnten Spannungsimpulse über Leiter 98 von gedruckten Schaltungen, um die Ringe 86 aufzuladen.

Die Ladungsringplatte 50 ist aus Isoliermaterial hergestellt, und die Ladungsringe 86 bilden bloss einen Ueberzug aus leitendem Material, der die Innenflächen der Oeffnungen in der Ladungsringplatte ausfüttert. Spannungsimpulse für den vorstehenden Zweck können durch Schaltungen von der in der US-Patentschrift 3 560 641 beschriebenen Art erzeugt werden, und diese Impulse aufnehmenden Drähte können mit Laderingen 86 passend verbunden werden, je ein Draht mit je einem Ladering. Alternativ können die Spannungsimpulse in Mehrfachschaltung betrieben werden, um die Anzahl von

— 8 —

3090 17/0767

Drähten und Stecker zu verringern. Für eine solche alternative Ausführungsform können feste Demultiplexierkreise verwendet werden, um die Signale zu demultiplexieren und die Impulse auf die richtigen Aufladeringe zu leiten. Solche festen Kreise können nach bekannten Verfahren als ein bleibender Teil der Aufladeringplatte 50 hergestellt werden.

Der vorstehend beschriebene Druckkopf kann in Kombination mit einem anderen solchen Kopf gemäss den Anleitungen in der US-Patentschrift 3 56 0 641 verwendet werden. Eine solche Kombination wird eine vollständige Bedeckung erzeugen, wobei die Strahlen in jeder Reihe in Zentren von 0,4 mm Abstand liegen, was dem Stand der Technik für übliche Lochplatten- und Laderingplattenherstellung entspricht. Der tatsächliche Strahlenabstand für die gleichwertige einzelne Reihe ist 0,1 mm und dies wird eine vollständige Bedeckung erzeugen, wenn jeder Tropfen einen Punkt in der Grössenordnung von etwa 0,13 mm bildet. Geeignete Tropfen für solche Auftragspunkte können mit Oeffnungen von etwa 0,04 mm

2 Durchmesser, einem Flüssigkeitsdruck von etwa (3,77 kg/cm und einer Anregungsfrequenz von etwa 60 kHz erzeugt werden. Um gleiche vollständige Bedeckung in der Richtung der Bahnbewegung zu erhalten, sollte die Bahngeschwindigkeit auf etwa 360 m/Sek eingestellt sein.

Unerwarteterweise wurde gefunden, dass vollständige Auftragbedeckung bei Betrieb mit einem einzelnen Auftragkopf, wie beschrieben, jedoch mit herabgesetzter Bahngeschwindigkeit erhalten werden kann. Besonders wurde eine Bahngeschwindigkeit von ungefähr 135 ra/Sek als zufriedenstellend gefunden. Diese Herabsetzung der Bahnges-chwindigkeit hat einen verringerten Längsabstand (in Bahnbewegungsrichtung) der Tropfenablagerungspünkte zur Folge. Wenn tatsächlich zwei aufeinanderfolgende Tropfen eines Strahls abgelagert werden, sind sie bestrebt, sich anzuhäufen und sich in allen Richtungen auszubreiten. Sie verhalten sich gleich wie ein Tropfen von grösserem Volumen, und sie füllen die seitlich benachbarte Markierzelle auf, die durch das Weglassen des zweiten Aufzeichnungskopfes leer gelassen wird.

3098 1 7/076?

Dies setzt natürlich die Auflösung des erhaltenen

"Aufdrucks" herab, jedoch ist ein Aufzeichnungskopf gespart worden. Für einen derartigen Betrieb ist es notwendig, den Takt der Eingangstropfen-Steuerdaten für das Vermeiden der grössenmässigen Abblätterungsverzeichnung in Längsrichtung herabzusetzen. Somit wird ein Signal, das das Auffangen von (oder das Ablagern von) einem Tropfen in dem schnelleren Zweikopfsystem bewirkt, ausgedehnt, um beim Einkopfsystem im Mittel ungefähr 2,7 Tropfen aufzufangen. Auffangen oder Ablagern eines einzelnen Tropfens ist für den vorstehend erwähnten Einkopfaufzeichner nicht sinnvoll, ausser wenn gewünscht wird, Grauleiterwiedergaben zu machen, wie es in der US-Patentschrift 3 373 1+37 gelehrt wird.

Die Wanderwellen, welche ein Hauptmerkmal der Erfindung sind, sind in Fig. 3 veranschaulicht. Wie darin gezeigt ist, gehen die Wellen 100 von einem Bereich 102 der Lochplatte 18 aus , und passieren bei ihrer Wanderung die Oeffnungen 26. Der Bereich 102 empfängt Schwingungen für die Erzeugung der Wellen durch körperlichen Kontakt mit der Sonde 30 des Anregungswandlers 28. Die Lochplatte 18 ist mit dem Flüssigkeitszufuhrverteiler 20 in dem Bereich der schraffierten Fläche 104 verbunden. Die Reflexion und Wiederausbreitung der Wellen 100 sind wie erwähnt, durch Benutzung von akustischen Dämpfern 22 verhindert.

Es ist zu beachten, dass die Erfindung das Anregungsproblem auf eine Angelegenheit von akustischem Wellenleiterentwurf reduziert. Demgemäss können die Abmessungen der Lochplatte 18 und des akustischen Dämpfers 2 2 durch Lösung von klassischen Wellengleichungen erhalten werden. In dieser Hinsicht sollte beachtet werden, dass die bedeutsamste auftretende Berechnung diejenige der Resonanzfrequenzen in der Lochplatten-Seitenrichtung ist. Die Anwendung dieses Verfahrens auf Oberflächen-Wellenerzeugung ist in dem US-Patent 3 488 662 diskutiert. Für eine strenge Behandlung der Mathematik und des allgemeinen Aufbaus sei Bezug genommen auf Vol. 3 Chapter Il of Electromechanical Dynamics durch Herbert H. Woodson and James R. Melcher, John Wiley & Sons, 1968.

- 10 -

3098 1 7/0767

Fig. UA und UB veranschaulichen die zwei niedrigsten Resonanzarten der Lochplatten in der Breitenrichtung, welche Resonanzarten durch Verstiften, bzw. Festklemmen an den Rändern der Platten erzwungen sind. Die Figuren stellen Querschnitte über die Breite der Lochplatten dar. In jedem Fall wird die Resonanzart der ersten Grössenordnung durch die römische Zahl I und die Resonanzart der zweiten Grössenordnung durch die römische Zahl II dargestellt. Bei einer gegebenen, nicht abgestützten, oder Resonanzbreite besteht eine minimale Anregungsfrequenz, unter welcher jede der dargestellten Resonanzarten nicht erregt werden kann. Für zufriedenstellende Anregung bei der Ausübung der Erfindung ist es erwünscht, die Resonanzart I für Ausbreitung längs der Platte zu erregen, jedoch Erregung der Resonanzart II zu vermeiden. Die in Fig. 1 dargestellte Lochplatte 18 hat festgeklemmte Ränder, und ist bei einer Anregung von 60 kHz mit einer Dicke von 0,25 mm, einer Länge von 125 mm und einer effektiven Resonanzbreite von 6 mm zufriedenstellend betrieben worden.

Fig. 5B veranschaulicht musterhafte, beobachtete Ergebnisse von Prüfungen, die an festgeklemmten Lochplatten durchgeführt wurden, welche wie vorstehend beschrieben bei 60 kHz angeregt wurden. Die für diese Prüfungen benutzten akustischen Dämpfer waren ungefähr 2 5 mm lang. Entsprechende Ergebnisse für Anregung durch bekannte Verfahren sind in Fig. 5A dargestellt. In jedem Fall zeigen die Darstellungen einen Abschnitt der Lochplatte, wie er unter Vergrösserung und stroboskopischer Belichtung beobachtet werden kann. Jeder Strahl der Fig. 5A und 5B umfasst eine Reihe von distanzierten Tropfen 84 und einen ununterbrochenen Flüssigkeitsfaden 106. Jeder Faden 106 besitzt eine Nennlänge und verändert sich zyklisch um diese Länge jedesmal, wenn ein Tropfen gebildet wird. Während der Tropfenbildung verlängert sich dieser Faden, kneift ab, um einen Tropfen zu bilden und verkürzt sich dann um einen Abstand gleich dem Abstand zwischen den herabfallenden Tropfen.

Für die Anregung durch bekannte Verfahren ist zu

- 11 -

309817/076 7

beachten, dass verschiedene Strahlen einen ausgeprägten Unter schied der nominellen Fadenlänge haben. Dies ergibt ein Umkehrmuster, wie es in Fig. 5A dargestellt ist, wo die kürzesten Fäden ungefähr 6 Tropfenabstände kürzer sind als die längsten Fäden. Im Gegensatz dazu haben die erfindungsgemäss angeregten Strahlen eine nahezu gleichförmige nominelle Fadenlänge; die einzig merkbare Veränderung ist eine etwas grössere Länge der Fäden, die längs der Platte in der Richtung der Biegewellenwanderung versetzt sind. Diese Verlängerung ist das vorausbestimmbare Ergebnis des Abklingens der Biegewelle während dem Fortschreiten und die verhältnismässig kleinen damit zusammenhängenden Druckfehler können durch Einführen von festen Zeitverzögerungen in den Aufladeringkreisen korrigiert werden. Die Aufladeringplatte kann auch etwas geneigt sein, um die Aufladeringe in Lageausrichtung mit den Flüssigkeitsfadenspitzen aufrecht zu halten. Distanzierstücke 58 und 60 erleichtern das Neigen der Aufladeringplatte ohne die Platte zu verziehen oder andere Kopfteile zu stören.

Die Bedeutung von gleichförmigen Fadenlängen ist wieder am besten durch Bezugnahme auf die bekannte Anregung nach Fig. 5A verständlich, in welcher zwei Aufladesignale 108a und 108b gleichzeitig den Leitungen 92a und 92b zugeführt werden. Die Aufladeringe laden darnach Fäden 106a und 106b für das Aufladen von Tropfen auf, die daran sind, abzuspalten. Dies hat eine messbare, vertikale Trennung zwischen Tropfen zur Folge, welche in zeitlicher Beziehung stehen. So stehen die Tropfen 8Ua und 8Ub in zeitlicher Beziehung, aber der Tropfen 8Ua wird auf die bewegliche Bahn 88 sechs Tropfen Wiederholperioden später auftreffen als der Tropfen 8Ub. Die Bewegung der Bahn 88 während dieser Zeitperiode wird notwendigerweise einen grossen Druckfehler erzeugen. Zusätzlich müssen die Aufladeringe 86 wie gezeigt, ganz lang sein, um sich der grossen Veränderung in der Fadenlänge anzupassen. Diese Schwierigkeiten sind gemäss der Erfindung alle vermieden.

- 12 -

309817/0767

Claims (1)

1. Pat en tansprüche :

   IJ Verfahren zur Tropfenerzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Satz von Flüssigkeitsfäden durch gleichzeitiges Hindurchdrücken einer Flüssigkeit durch einen Satz von Oeffnungen, die sich im Abstand längs einer biegsamen Platte befinden, erzeugt wird, und dass die Fäden in Tropfen aufgespalten werden, indem eine Reihe von Tropfenanregungs-Biegewellen längs der Platte auf einer die Oeffnungen verbindenden Bahn ausgebreitet werden.

   2. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass die Biegewellen mit konstanter Frequenz ausgebreitet werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Biegewellen die gleiche Anfangsamplitude haben.

   U. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

   nach Anspruch 1, für die Erzeugung eines Vorhanges von herabfallenden Tropfen, gekennzeichnet durch

   (1) eine biegsame Lochplatte (18), die mit einer Mehrzahl von distanzierten Oeffnungen (26) versehen ist,

   (2) einen Flüssigkeitszufuhrverteiler (20), der gegen die Lochplatte (18) abgedichtet ist und mit deren Oeffnungen (26) in Verbindung steht,

   (3) Mittel für die Zuführung unter Druck einer Arbeitsflüssigkeit zu den Oeffnungen (26), wobei der so ausgeübte Druck von genügender Grosse ist, um die Flüssigkeit zu zwingen, durch die Oeffnungen zu fliessen und eine entsprechende Anzahl von parallelen Strahlen an deren Austrittsseiten zu bilden, und

   (4) Mittel (28) für das Ausbreiten von Biegewellen längs der Platte (18), wodurch die Strahlen angeregt werden, durch den Durchgang der Biegewellen aufeinanderfolgend nach den

   - 13 -

   309817/0767 '·

   Oeffnungen (26) in Tropfen aufgespalten zu werden.

   5. Vorrichtung nach Anspruch M, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitszufuhrverteiler (20) gegen die Lochplatte (18) fest abgedichtet ist, um eine Klemmverbindung dazwischen zu erzeugen.

   6. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen (26) gleich gross sind und längs einer geraden Linie gleichförmig distanziert sind.

   7. Vorrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie akustische Dämpfungsmittel (22) an beiden Enden der Lochplatte (18) aufweist, um die Biegewellen zu absorbieren und nach rückwärts gerichtete Reflexionen zu unterdrücken.

   8. Vorrichtung nach Unteranspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Dämpfungsmittel (22) keilförmig sind und der Flüssigkeitszufuhrverteiler (20) mit einem Paar von Oeffnungen (24) versehen ist, um die Dämpfungsmittel (22) an Ort und Stelle zu giessen.

   9. Strahltropfen-Aufzeichnungsvorrichtung mit

   Tropfenbildemittel für das Bilden einer Mehrzahl von Strahlen von gleich grossen und regelmässig distanzierten Tropfen, mit einem gemeinsamen Druckflüssigkeitszufuhrverteiler für die Zufuhr von Belagflüssigkeit zu allen Strahlen, und durch Mittel für das selektive Ablenken von Tropfen in jedem Strahl, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfenbilde-mittel aufweisen:

   (1) eine Lochplatte (18), die gegen den Zufuhrverteiler (20) abgedichtet und mit einer Mehrzahl von Oeffnungen (26) versehen ist, welcher mit regelmässigen Zwischenräumen längs einer geraden Linie angeordnet sind,

   (2) Mittel (28) für das Auslösen von regelmässig zeitlich abgestimmten Biegewellen längs der Lochplatte (13), welche der Linie folgen, und

   (3) Dämpfungsmittel (22), welche an der Lochplatte

   - 14 -

   30 9 817/076 7

   (18) am Ende der Linie befestigt sind, um die Biegewellen zu absorbieren und die zurückgerichtete Reflexion derselben zu unterdrücken .

   10. Strahltropfen-Aufzeichnungsvorrichtung, gekenn-.zeichnet durch

   (1) eine biegsame Lochplatte (18), die mit einer

   Mehrzahl von gleich grossen und distanzierten Oeffnungen (26) versehen ist, welche längs einer geraden Linie angeordnet sind,

   (2) einen Flüssigkeitszufuhrverteiler (20), der gegen die Lochplatte (18) fest abgedichtet ist und mit den Oeffnungen (26) in Verbindung steht,

   (3) Mittel für Zuführung unter Druck einer Arbeitsflüssigkeit zu den Oeffnungen (26), wobei der Zufuhrdruck von genügender Grosse ist, um die Flüssigkeit zu zwingen, durch die Oeffnungen (26) zu strömen und um eine entsprechende Anzahl von parallelen Strahlen an deren Austrittsseite zu bilden,

   (H) Mittel (28) für die Erregung periodischer

   örtlicher Biegung in der Lochplatte (18) und Ausbreitung von Biegewellen über die Länge der Platte, um die Strahlen anzuregen, sich in Tropfen aufzuspalten,

   (5) eine elektrisch nicht leitende Aufladering-

   platte (50), die über die Bahn der Strahlen verläuft und mit ei nem Satz von Aufladeringöffnungen für den Durchgang der Strahlen versehen ist, welche Aufladeringöffnungen mit elektrisch leitendem Material überzogen sind, um erzeugte Tropfen selektiv aufzuladen,

   (6) Aufladesteuermittel in getrennter elektrischer Verbindung mit den Ueberzügen in den Aufladeringöffnungen (86),.

   (7) Mittel für das Aufrechterhalten eines stetigen elektrischen Feldes für Ablenken von in der erwähnten Weise erzeugten und aufgeladenen Tropfen, und,

   (8) Mittel für das Fangen von in der erwähnten Weise erzeugten, aufgeladenen und abgelenkten Tropfen.

   - 15 -

   3-0 9 b 17/07 6 7

   Leerseite